Водород-источник энергии

Выполнил: Крушельницкий В.С. Руководитель: Семёнова В.И.

Существуют много способов добычи экологически чистой энергии, это такие как солнце, ветер, геотермальные источники, вода, водород.

Одно из главных задач ученых и инженеров было изобретение «чистого двигателя». «Топливный элемент- это устройство, которое вырабатывает электричество из водорода, но не путем сжигания, а путем соединения его с кислородом в ходе управляемой химической реакции. При использовании чистого водорода, в отличии от обогащенного водородом ископаемого топлива, выделяется только тепло и вода. Современные авиационные, ракетные и автомобильные двигатели, топливные элементы все чаще начинают возвращаться к частичному или полному использованию водорода. Водород обладает целым набором качеств, делающих сегодня его употребление выгодным

Авиадвигатель на водороде Двигатель для машины BMW

Водородные топливные элементы считаются будущим мировой энергетики благодаря своей эффективности и экологической безопасности.

Химические реакции в ТЭ идут на специальных пористых электродах (аноде и катоде), активированных палладием (или другими металлами платиновой группы), где химическая энергия, запасенная в водороде и кислороде, эффективно преобразуется в электрическую энергию. Водород окисляется на аноде, а кислород (или воздух) восстанавливается на катоде.

Катализатор на аноде ускоряет окисление водородных молекул в водородные ионы (Н+) и электроны. Водородные ионы (протоны) через мембрану мигрируют к катоду, где катализатор катода вызывает образование воды из комбинации протонов, электронов и кислорода. Поток электронов через внешний кругооборот производит электрический ток, который используется различными потребителями.

Проблема в том, что для эффективной работы ТЭ нужны катализаторы. В качестве катализаторов в топливных элементах чаще всего применяют платину и её сплавы с не менее драгоценным палладием. Этот материал позволяет значительно облегчить процесс ионизации водорода. Однако в процессе нанесения дорогостоящей платины наиболее распространенным методом аэрографии её потери достаточно велики, что еще более удорожает конечный продукт

Техасские специалисты во главе с Питером Страссером предлагают использовать сплав платины с кобальтом и медью. Новый катализатор представляет собой частицы сплава, содержание металла в которых изменяется от поверхности к ядру: поверхность частиц обогащена платиной, а ядро состоит преимущественно из меди и кобальта. Первые испытания этого катализатора показали эффективность, превышающую аналогичный показатель современных катализаторов для топливных элементов в 4–5 раз. Вдобавок нанокатализатор оказался существенно дешевле.

В отличии от аккумулятора и батареек, ТЭ не истощается и не требует перезарядки; он работает, пока подается топливо. Россия имеет уникальные достижения в области разработки ТЭ. Однако пока что свои возможности мы не используем в достаточной мере, обрекая себя не только на отставание в перспективной области энергетики, но в будущем ставим себя в зависимость от мировой экономической и политической конъюнктуры.

Если верить утверждению крупнейшего воротилы мобильного бизнеса, компании Nokia, от топливных элементов в качестве аккумуляторов для сотовых телефонов нас отделяет какая-то пара лет. В топливных элементах источником энергии является водород, метанол или этиловый спирт, которые окисляются кислородом при участии платинового катализатора

Автомобиль Toyota FCHV, работающий на водороде, проехал расстояние в 560 км между Осака и Токио без последующей дозаправки. В июле японские инженеры разработали технологию, которая позволяет увеличить давление в баке с водородом до 70 МПа. Новшество позволяет увеличить расстояние, которое автомобиль может проехать без дозаправки, на 660 км.

Автомобиль Scorpion на водороде